论文部分内容阅读
温室气体增加所引起的全球气候变暖和平流层臭氧减少等环境问题,正日益受到公众的广泛关注。C02.CH4.N20是三种最主要的温室气体,农田生态系统是它们的重要排放源之一。我国是水稻种植大国,其面积约占全世界的18.8%,来源于稻田的CH4排放约占全国CH4总排放的17.93%。稻田排放的N2O约占我国农田氮肥直接排放N20总量的7-11%。氮肥施用不仅是水稻高产的主要技术措施,也与稻田N20排放直接相关,并通过影响作物群体生长而间接影响稻田CH4排放。可见,通过控制作物群体和施肥管理来实现水稻高产和稻田减排,对我国粮食安全保障和节能减排的意义重大。现有关于密度和氮肥调控对水稻生长影响的相关研究,主要集中在水稻产量和稻谷品质上,对温室气体排放的相关研究尚未见报道。因此,本研究主要以江苏省丹阳市稻田生态系统为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法田间原位同步测定CH4和N20通量,探讨不同增密减氮对稻田温室气体排放和水稻产量的影响。试验以尿素为氮源,常规粳稻宁粳3号和杂交籼稻Y两优302为试验品种。常规高产稻作的种植密度和施肥量为对照,设置四个不同密度和氮肥施用量的配套模式,来探讨不同密度和施肥水平下,温室气体排放和水稻产量变化。拟通过增加密度,减少基蘖肥,来实现水稻高产稳产和稻田减排的目标。主要研究结果如下：不同氮肥密度处理下,稻田CH4的排放的变化趋势基本一致。不同氮肥和密度处理下,宁粳3号稻田的CH4排放均为双峰型,峰值分别出现在分蘖期和抽穗期,CH4排放通量分布在-0.26～68.79mg m.2h-1。Y两优302在移栽后表现为高的CH4排放通量,在生育期内呈现下降趋势,CH4排放通量分布在-1.60～46.62mg m-2h-1。随氮肥减少,密度增加,宁粳3号CH4总排呈降低趋势,最高为常规模式,CH4排放量为495.3kg ha-1,Y两优302趋势相反,最高为增密减氮处理2,CH4排放量为489.7kg ha-1。不同氮肥密度处理下,稻田cH4的排放强度不同。宁粳3号常规高产模式下单位籽粒CH4排放最高(43.51g kg-1),比四个增密减氮处理(M4,M3,M2,M1)分别高38、34、39、55%。Y两优302在增密减氮处理2下,单位籽粒CH4排放最高(达42.52g kg-1),较常规对照模式高42%。Y两优302单位生物量CH4排放增密减氮模式高于常规模式,而宁粳3号常规模式在生育期内单位生物量CH4排放始终高于增密减氮处理。可见,在增密减氮处理下,宁粳3号CH4的排放强度降低,而Y两优302则表现为升高,这可能与两个品种对氮肥的响应程度不同以及品种的植株生长特性不同有关。随氮肥减少和密度增加,稻田N20排放逐渐减少。Y两优302和宁粳3号在常规模式下N20的排放总量分别为1.98kg ha-1和1.35kg ha-1.在整个生育期内,宁粳3号和Y两优302N20的排放通量呈波动变化,在施入氮肥后,所有处理和常规模式N20排放均升高。宁粳3号和Y两优302在常规模式和增密减氮处理1N20变化幅度较大,且N20的排放通量一般高于其他增密减氮处理。不同增密减氮处理下,温室气体的总排放量差异显著,但CH4的排放量均超过总排放量的90%。Y两优302温室气体总排放量呈上升趋势,宁粳3号则呈下降趋势。Y两优302在增密减氮处理2下排放量最高,达12295.50kg ha-1CO2eq,比常规模式高出近50%。宁粳3号常规模式下温室气体排放最高,排放量高达12461.17kg ha-1CO2eq,其他增密减氮处理,其值在7000～9000kg ha-1CO2eq之间。宁粳3号在增密减氮处理下单位生产力排放强度降低。不同增密减氮处理对水稻产量影响程度不同。Y两优302产量依次为M1>M3>C>M4>M2,增密减氮处理1产量最高,达804.85kg mu-1,其余四个模式亩产均超过700kg mu-1.宁粳3号常规模式下水稻产量最高,达770.9kg mu-1。随氮肥减少,密度增加,Y两优302有效穗数逐渐升高,宁粳3号有效穗数逐渐降低,与二者的水稻产量变化趋势一致。不同处理下,水稻千粒重和收获指数差异不显著,收获指数维持0.6左右。可能原因是Y两优302和宁粳3号水稻的耐肥能力以及对密度的响应不同。密度的增加弥补因基蘖肥不足而引起的有效分蘖不足,确保Y两优302的水稻产量。